С началом прямых исследований Марса в 1950-1960 гг. представления о нем стали меняться с потенциально обитаемой планеты до объекта, предположительно, населенного в ранние периоды развития. В настоящее время в почти полном отсутствии атмосферы поверхность иссушена и трансформирована под воздействием космической радиации.

Тем не менее за время исследования Марса обнаружено множество свидетельств существования плотной атмосферы и обширного распространения поверхностных вод в прошлом планеты. Однако точное время и причины трансформации условий неизвестны. Это один из основных предметов изучения Марса.

Марсоход Curiosity недавно покинул кратер Гейла размером 154 км, образовавшийся 3,5-3,8 млрд. лет назад. Геолого-геоморфологические особенности объекта свидетельствуют о присутствии поверхностных вод в прошлом на данной территории. На основе этого был сделан вывод о наличии здесь материала, формирующегося в водных обстановках, в виде сульфатов, глин и карбонатов. В ходе изучения кратера аппарат отбирал пробы грунта и анализировал их инструментом анализа образцов (SAM) и настраиваемым лазерным спектрометром (TLS).

К индикаторам палеоклимата относится изотопный состав карбонатов, т. к. при формировании данных соединений легкие изотопы их основных элементов в виде углерода и кислорода улетучиваются в атмосферу, тяжелые остаются. Поэтому их соотношения отражают такие климатические параметры, как температура, pH воды, состав воды и атмосферы.

По результатам изотопного анализа карбонатов кратера Гейла были получены высочайшие значения изотопов, вдвое-втрое большие в сравнении с отмеченными в условиях испарения на Земле. Они свидетельствуют об экстремальном испарении и очень слабой проявленности противоположных процессов. Таким образом, предположительно, данные породы формировались в присутствии только транзитной жидкой воды.

По словам сотрудников Центра космических полетов имени Годдарда в НАСА, полученные изотопные соотношения карбонатов отражают 2 механизма их образования: в условиях чередования влажных и сухих циклов и при низких температурах в соленой воде. Это свидетельствует, о том, что после благоприятных условий вода стала переходить в твердое состояние, а ее остатки характеризовались чрезвычайной соленостью.